藥物分析課件第11章儀器分析前樣品的預(yù)處理.ppt

1、第十一章 儀器分析前樣品的預(yù)處理 (Sample Pretreatment Prior to Instrumental Analysis,第一節(jié) 樣品處理的作用與技術(shù)的發(fā)展 樣品的分析過程： (1) 樣品的采集：收集和儲(chǔ)存 (2) 樣品的處理：提取、濃縮、分離、再濃縮、再分離 (3) 儀器分析：定性分析、定量分析 樣品制備的新方法： 頂空技術(shù)、膜萃取技術(shù)、微捕集技術(shù)、 微波提取技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、攪動(dòng) 棒吸附萃取技術(shù)、微透析技術(shù)、高壓溶 劑萃取技術(shù)、微量衍生化技術(shù),第二節(jié) 樣品處理的原則 GC法通常采用的樣品處理技術(shù)： 氣體萃取、溶劑萃取、固相萃取、超臨界萃取、衍生 化、膜分離、蒸餾、低溫濃

2、縮。 HPLC法通常采用的樣品處理技術(shù)： 溶劑萃取、固相萃取、衍生化、微滲析、蒸餾。 采用樣品時(shí)應(yīng)注意環(huán)境和現(xiàn)場： (1) 樣品中可能會(huì)存在的物質(zhì)組成及濃度水平如何？ (2) 樣品的主要組分是什么？ (3) 采集樣品的地點(diǎn)和現(xiàn)場條件如何？ (4) 選用破壞性的還是非破壞性的采用方法？ (5) 采樣完成后會(huì)得到哪些可能的分析結(jié)果,采用樣品的時(shí)間和地點(diǎn)應(yīng)注意： (1) 確定采集樣品的時(shí)機(jī) (2) 確定采樣的位置和裝置 (3) 采樣過程可以保證多長的有效時(shí)間 (4) 采樣的時(shí)間間隔 樣品采集、處理方法和技術(shù)應(yīng)遵循的原則： (1) 采集的樣品應(yīng)有代表性 (2) 采樣方法與分析目的一致性 (3) 樣品處

3、理過程中盡可能防止和避免待測(cè)組分發(fā)生化學(xué) 變化。 (4) 樣品處理時(shí)，如需要化學(xué)反應(yīng)，則此反應(yīng)必須是明確 和定量的。 (5) 避免無關(guān)化合物的引入，防止待測(cè)組分被污染。 (6) 樣品處理過程盡量簡單易行，裝置的大小與樣品量相 匹配,第三節(jié) 樣品采集的方法 色譜分析技術(shù)涉及的樣品主要是氣體和蒸汽、液體和多水樣品、某些固體樣品等。它們的采集方法主要有直接采集、濃縮采集和化學(xué)反應(yīng)法采集等?？梢愿鶕?jù)色譜分析的目的、樣品的組成及其濃度水平、樣品的物理化學(xué)性質(zhì)(如樣品的溶解性、蒸氣壓、化學(xué)反應(yīng)活性、物理狀態(tài)等)等，決定應(yīng)當(dāng)采用的樣品采集程序。 樣品采集程序通常包括制訂樣品采集計(jì)劃、采樣方法和樣品容器、樣品

4、的保存和運(yùn)輸、樣品標(biāo)記和記錄等內(nèi)容。根據(jù)分析目的和現(xiàn)場狀況確定和制訂具體的樣品采集程序，認(rèn)真填寫樣品采集表格，依次標(biāo)記樣品并防止樣品混淆和交叉污染。確定采集后的樣品運(yùn)輸和保存措施，保證采集到的樣品具有完整性和代表性,直接采集 樣品的直接采集是最常用的方法之一，有時(shí)也是最簡單的和費(fèi)用最低的方法。它只需要將樣品直接引進(jìn)到容器之中就完成廠樣品的采集過程。樣品的直接采集方法主要由樣品容器、樣品采集的動(dòng)力源和樣品采集的過程控制等幾部分組成。 樣品容器主要有剛性容器和塑性容器,濃縮采集 濃縮采集方法在色譜分析中應(yīng)用非常普遍。當(dāng)原始樣品濃度低于色譜儀器 的檢出限時(shí)，或者色譜儀器測(cè)定的靈敏度不夠時(shí)，就需要對(duì)原

5、始樣品進(jìn)行分離 和濃縮之后才能進(jìn)行色譜分析測(cè)定。濃縮過程應(yīng)當(dāng)消除樣品基體的干擾和樣品 中共存物質(zhì)的干擾，應(yīng)當(dāng)能夠提高色譜分析測(cè)定目標(biāo)物質(zhì)的分辨率和靈敏度， 因此，采用濃縮方法可能會(huì)比直接測(cè)定原始樣品更可靠和更有效。目前，主要 有如下幾種方法經(jīng)常被用來選擇性濃縮原始樣品中的某些目標(biāo)組分： 使用固體吸附、溶劑萃取(吸收)或氣體萃取樣品中的目標(biāo)物質(zhì)； 通過化學(xué)反應(yīng)選擇采集樣品中的目標(biāo)物質(zhì)； 低溫濃縮(冰凍析出)樣品中的目標(biāo)物質(zhì)； 過濾膜分離和濃縮樣品中的目標(biāo)物質(zhì)。 前兩種方法主要應(yīng)用于氣體和液體(主要是多水的)樣品， 目標(biāo)物質(zhì)主要 是揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)。通過化學(xué)反應(yīng)方法濃縮的典型例子之一是衍生化方

6、 法，主要有烷基化、硅烷基化和酯化等方法，用于極性大、不穩(wěn)定或者應(yīng)用色 譜不能直接測(cè)定的物質(zhì)。低溫濃縮通常應(yīng)用于色譜柱分析前的冷聚焦，以進(jìn)一 步提高分析測(cè)定的分辨率。過濾膜主要用于氣溶膠樣品中半揮發(fā)性物質(zhì)的分離 扣濃縮，例如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等。在實(shí)際應(yīng)用中，也常常采用其中兩種方 法結(jié)合的方式濃縮采集各類樣品，例如固體吸附和低溫捕集、氣體萃取和低溫 捕集的聯(lián)用方法?？傊?，與直接采集方法相比，濃縮采集方法可采集更大體積 的氣體或液體樣品，樣品的利用率和色譜測(cè)定的靈敏度更高,樣品的其它采集方法 除了直接采集和濃縮采集方法之外，還有許多其他的采集方法可應(yīng)用于色譜分析中。例如化學(xué)反應(yīng)采集、膜分離采集、

7、攪動(dòng)棒吸附萃取等方法。 化學(xué)反應(yīng)采集是一種通過專用的反應(yīng)試劑與樣品中某些組分經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后 生成新物質(zhì)的樣品采集方法，可對(duì)樣品中某一種或某一類化合物定量地進(jìn)行選擇性化學(xué)反應(yīng)并由此達(dá)到采集樣品的目的。例如，利用酸堿反應(yīng)法可以采集樣 品中的堿性或酸性物質(zhì)，DNPH試劑可以用來采集樣品中的羰基化合物等。 膜分離采集方法是利用不同的膜材料對(duì)樣品中的某些(或某類)化合物具有吸附滲透作用的原理來進(jìn)行采集的一種平衡采樣方法，其典型的例子是固相微萃取(SPME)方法。膜分離采集方法是一種新發(fā)展起來的樣品采集技術(shù)， 目前得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其特點(diǎn)是簡便、無溶劑、費(fèi)用低、可與任何氣相色譜儀器聯(lián)用,固相微萃取裝置

8、由一類似注射器的裝置和涂浸聚合有機(jī)纖維膜的針頭組成。纖維膜的針頭被暴露在樣品現(xiàn)場，通過頂空或浸入樣品中方式采集樣品中的目標(biāo)物質(zhì)，然后再直接注入到氣相色譜注入口內(nèi)并保存數(shù)鐘，帶有(萃取)樣品的纖維膜針頭在氣相色譜注人口中被加熱解吸出來，進(jìn)入氣相色譜毛細(xì)管柱進(jìn)行分離和測(cè)定。應(yīng)用研究表明，采集空氣樣品35 45min后，可由氣相色譜測(cè)定揮發(fā)性鹵代烴類有機(jī)物。膜與固體吸附結(jié)合（MESl)可被用來分離和濃縮樣品中的揮發(fā)性有機(jī)物，它也是近代常用的方法之一。與已有的采樣方法不同，膜與固體吸附結(jié)合不需要吸附劑夾、有機(jī)溶劑也不需要干燥過程等許多處理步驟。 在攪動(dòng)棒吸附萃取技術(shù)中，具有有機(jī)硅氧烷涂層表面的磁棒被放

9、在液體樣品中，經(jīng)過磁力攪動(dòng)10一60min后，即可將液體樣品中的許多有機(jī)物質(zhì)分子吸收在有機(jī)硅氧烷涂層中，達(dá)到分離和濃縮樣品中目標(biāo)物質(zhì)的目的,樣品采集的質(zhì)量控制 在樣品采集過程中，應(yīng)用合適的質(zhì)量控制程序是非常重要和必要的。因?yàn)閷?duì)所采集樣品的每一項(xiàng)研究或者測(cè)試的情況都是唯一的，必須對(duì)采用的任何已知方法的所有過程進(jìn)行質(zhì)量控制。也就是說，質(zhì)量控制體現(xiàn)在現(xiàn)場采樣之前的調(diào)查過程、制定現(xiàn)場采樣程序、現(xiàn)場采樣操作過程、采集后樣品的保存和運(yùn)輸過程(從采樣現(xiàn)場到實(shí)驗(yàn)室分析之前)、實(shí)驗(yàn)室(或現(xiàn)場)分析測(cè)定過程，最后測(cè)定結(jié)果的計(jì)算和測(cè)定結(jié)果的報(bào)告等。 1現(xiàn)場采樣之前的質(zhì)量控制 由于存在許多潛在的對(duì)目標(biāo)樣品的污染，包括

10、現(xiàn)場采樣使用的玻璃器皿、吸附劑材料和樣品容器等，因此必須對(duì)它們進(jìn)行仔細(xì)的清洗和保存。有效的清洗方法和預(yù)處理步驟等可以在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法或者文獻(xiàn)中獲得，應(yīng)用這些標(biāo)準(zhǔn)方法和操作程序可以達(dá)到獲得目標(biāo)樣品的目的。這些標(biāo)準(zhǔn)操作程序主要有采樣裝置的清洗、沖洗、烘烤、凈化和惰性化、有效的密封保證，以及準(zhǔn)備合適的穩(wěn)定劑等，它們可以保證采樣裝置在貯存和運(yùn)輸過程中的完整性和有效性。 2現(xiàn)場采樣過程的質(zhì)量控制 在現(xiàn)場環(huán)境中采集樣品可能伴隨著目標(biāo)樣品損失或者被污染，所以必須采取足夠和有效的措施以減少這些情況的發(fā)生。例如，采集平行樣品、使用現(xiàn)場空白樣品、加標(biāo)控制樣品、各種樣品的標(biāo)記和記錄、樣品的保存方法和運(yùn)輸方式等都是現(xiàn)

11、場采樣過程的質(zhì)量控制內(nèi)容,3樣品運(yùn)輸過程的質(zhì)量控制 為了保證樣品容器到測(cè)試現(xiàn)場或者返回實(shí)驗(yàn)室的過程中安全運(yùn)輸，在樣品采集的前后所有樣品容器必須進(jìn)行全面的、全過程的監(jiān)管。監(jiān)管的內(nèi)容主要包括監(jiān)管負(fù)責(zé)人員、樣品輸送的地址、樣品運(yùn)輸?shù)姆椒?、運(yùn)輸起始時(shí)間和日期、運(yùn)輸過程簡述(包括時(shí)間、數(shù)目、尺寸、類型、是否需要溫度控制等)。為了保證各種樣品不會(huì)與其他的樣品或質(zhì)量控制樣品相混淆，應(yīng)當(dāng)制訂和使用一種明顯的樣品標(biāo)記系統(tǒng)。另外，應(yīng)當(dāng)對(duì)樣品容器的裝卸泄漏問題進(jìn)行監(jiān)管，保證運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)樣品具有與原始樣品一樣足夠的數(shù)量。使用運(yùn)輸過程的空白樣品可以考查潛在污染的狀況，例如，樣品容器的處理、裝填和運(yùn)輸?shù)惹闆r可能會(huì)使目標(biāo)物質(zhì)

12、的組成和濃度發(fā)生變化。 4. 實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制 實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制應(yīng)當(dāng)包括三個(gè)方面：樣品的實(shí)驗(yàn)室貯存、分析樣品的制備(等分采樣、樣品清洗和純化等)、樣品的分析測(cè)定等。與現(xiàn)場采樣過程的質(zhì)量控制一樣，應(yīng)當(dāng)使用實(shí)驗(yàn)室空白樣品或分析方法空白樣品評(píng)價(jià)樣品被污染、合成物質(zhì)組成等狀況。這些結(jié)果可能是由于玻璃器皿、試劑、樣品再處理操作等引進(jìn)的。為了保證實(shí)驗(yàn)室分析樣品制備中有效的質(zhì)量控制，可使用二次方法空白樣品。另外，還可使用替代物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室中樣品處理過程的回收率，替代物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品還可以檢查分析儀器的檢出能力狀況。 實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制程序還包括：在現(xiàn)場樣品分析的前后，應(yīng)用平行樣品 (在樣品數(shù)量允許的條件下

13、)測(cè)定、內(nèi)標(biāo)物質(zhì)測(cè)定、分析儀器的校正等，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室之間的質(zhì)量控制,第四節(jié) 樣品制備技術(shù),液-液萃取,在線萃取,自動(dòng)液-液萃取,液-固萃取,液-氣萃取,加速溶劑萃取,蒸餾,分餾,減壓蒸餾,水蒸汽蒸餾,固相萃取,固相微萃取技術(shù),液相微萃取技術(shù),毛細(xì)管固相微萃取技術(shù),超臨界流體萃取技術(shù),超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用,由于高效、快速、后處理簡單等原因，超臨界流體萃取作為色譜樣品的制備方法具有經(jīng)典方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它可以縮短處理時(shí)間12個(gè)數(shù)量級(jí)，避免使用大量溶劑，降低產(chǎn)生對(duì)樣品污染的可能性，特別適合于環(huán)境與生物等方面的組成復(fù)雜、組分易變的樣品。超臨界流體萃取主要以處理固體樣品為主，包括土壤、巖石、沉積底泥、生物組織、大氣顆粒物、飛灰等。被萃取的溶質(zhì)有農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、石油烴、酚類、有機(jī)胺等。 超臨界流體萃取技術(shù)也廣泛用于從各種香料、草本植物、中草藥中提取有效成分。如與色譜儀器聯(lián)用，可避免樣品轉(zhuǎn)移的損失，減少了各種人為的誤差，提高了方法的精密度和靈敏度,迄今為止超臨